热化学.docx

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热化学

第1节　化学反应的热效应

1．焓变和反应热

（1）反应热：

化学反应中释放或吸收的热量。

（2）焓变：

反应产物的总焓与反应物的总焓之差，ΔH＝H（反应产物）－H（反应物）。

在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为____，单位是_______。

画图

2．吸热反应和放热反应

（1）反应特点

①从能量高低角度理解

②从化学键角度理解

反应物

生成物

（2）常见的吸热反应和放热反应

①放热反应：

大多数化合反应、中和反应、金属与酸的反应、所有的燃烧反应。

②吸热反应：

大多数分解反应、盐的水解反应、Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反应、C与H2O（g）反应、C与CO2反应。

3．测定中和反应的反应热

（1）装置——简易量热计：

（2）计算公式：

Q＝－C（T2－T1）

C表示溶液及量热计的热容，单位J·K－1，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。

（3）注意事项：

①快速地将酸、碱溶液混合，并盖紧杯盖，减少实验过程中的热量散失。

②为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。

角度一　焓变与反应热的概念

1．判断下列说法的正误

（1）放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应。

（　　）

（2）物质发生化学变化都伴有能量的变化。

（　　）

（3）伴有能量变化的物质变化都是化学变化。

（　　）

（4）吸热反应在任何条件都不能发生。

（　　）

（5）Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热。

（　　）

（6）水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。

（　　）

（7）同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同。

（　　）

（8）可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。

（　　）

2．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，下列说法中正确的是（　　）

A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量

B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行

C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量

D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量

角度二　能量变化图像分析

3.已知某化学反应A2（g）＋2B2（g）===2AB2（g）（AB2的分子结构为B—A—B）的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是（　　）

A．该反应的进行一定需要加热

B．该反应的ΔH＝－（E1－E2）kJ·mol－1

C．该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和

D．断裂1molA—A键和2molB—B键放出E1kJ能量

4．反应A＋B―→C（ΔH<0）分两步进行：

①A＋B―→X（ΔH>0），②X―→C（ΔH<0）。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（　　）

　正确理解活化能与反应热的关系

（1）E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，ΔH＝E1－E2。

（2）催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。

角度三　中和反应反应热的测定

5．将V1mL1.0mol·L－1盐酸溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液的温度，实验结果如图所示（实验中始终保持V1＋V2＝50mL）。

下列叙述正确的是（　　）

A．做该实验时环境温度为22℃

B．该实验表明化学能可以转化为热能

C．NaOH溶液的浓度约是1.00mol·L－1

D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应

6．某实验小组用0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。

（1）写出该反应的热化学方程式[生成1molH2O（l）时的反应热为－57.3kJ·mol－1]：

________________________________________________________________________。

（2）取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。

①请填写表格中的空白：

②近似认为0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18J·（g·℃）－1。

则生成1molH2O（l）时的反应热ΔH＝________（取小数点后一位）。

③上述实验数值结果与－57.3kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是________（填字母）。

a．实验装置保温、隔热效果差

b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数

c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度

（3）若将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。

中和热测定实验（定量实验）中的注意事项

（1）注意温度相同。

必须确保酸、碱两种溶液的温度相同。

（2）注意酸、碱的浓度大小。

为使测得的中和热更准确，所用盐酸和NaOH溶液的浓度宜小不宜大。

（3）注意保温。

必须确保实验过程中酸、碱中和反应放出的热量不能扩散到测定仪器以外。

（4）注意温度计的使用。

实验宜使用精确度为0.1℃的温度计，且测量时应尽可能读准。

温度计的水银球要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测温度的精度。

（5）注意两个近似。

一个是体系的比热容近似等于水的比热容，二是酸、碱溶液的密度近似等于水的密度。

1．概念

表示参与化学反应的物质的________________和___________的关系的化学方程式。

2．意义

表明了化学反应中的物质变化和能量变化。

如：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示在25℃、101kPa条件下，2_mol氢气和1_mol氧气反应生成2_mol液态水时放出571.6_kJ的热量。

3．书写热化学方程式的“六注意”

角度一　热化学方程式的正误判断

1．已知充分燃烧ag乙炔（C2H2）气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出bkJ热量，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（　　）

A．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－2bkJ·mol－1

B．C2H2（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝2bkJ·mol－1

C．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－4bkJ·mol－1

D．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝bkJ·mol－1

2．（2014·海南高考）标准状态下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。

已知H—H、H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436kJ·mol－1、463kJ·mol－1和495kJ·mol－1。

下列热化学方程式正确的是（　　）

A．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝－485kJ·mol－1

B．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝＋485kJ·mol－1

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝＋485kJ·mol－1

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－485kJ·mol－1

3．（2016·贵州七校联考）根据如图所给信息，得出的结论正确的是（　　）

A．48g碳完全燃烧放出的热量为1574kJ·mol－1

B．2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－221.0kJ·mol－1

C．2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）　ΔH＝＋283.0kJ·mol－1

D．C（s）＋O2（g）===CO2（s）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1

“五审”突破热化学方程式的正误判断

角度二　热化学方程式的书写

4．（2015·天津高考节选）已知1mol钠单质在足量O2中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：

5．写出下列反应的热化学方程式。

（1）SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。

已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。

SiH4自燃的热化学方程式为

________________________________________________________________________。

（2）已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键需要的能量分别是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为________________________。

（3）在25℃、101kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为

________________________________________________________________________。

（4）已知化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：

________________________________________________________________________。

6．LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：

①2Li（s）＋H2（g）===2LiH（s）　ΔH＝－182kJ·mol－1

②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－572kJ·mol－1

③4Li（s）＋O2（g）===2Li2O（s）　ΔH＝－1196kJ·mol－1

试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

方法1　利用热化学方程式进行有关计算或比较

（1）计算依据：

反应热与反应物的物质的量成正比。

（2）计算方法

①

―→反应热

②一定量反应物（或生成物）―→放出（吸收）热量

1mol反应物（生成物）热效应―→扩大相应倍数。

（3）注意事项

①热化学方程式中化学计量数表示的物质的量与已知物质的量之间的比例关系。

②列比例时注意上下单位一致。

[对点练]

1．在101kPa时，1molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出890.3kJ的热量。

（1）CH4的燃烧热ΔH＝____________________。

（2）44.8LCH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为

____________________。

2．

（1）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

例如：

CH4（g）＋4NO2（g）===4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－574kJ·mol－1

CH4（g）＋4NO（g）===2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－1160kJ·mol－1

若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为________（阿伏加德罗常数用NA表示），放出的热量为________kJ。

（2）已知：

C3H8（g）===CH4（g）＋HC≡CH（g）＋H2（g）

ΔH1＝＋156.6kJ·mol－1

CH3CH===CH2（g）===CH4（g）＋HC≡CH（g）ΔH2＝＋32.4kJ·mol－1

则相同条件下，反应C3H8（g）===CH3CH===CH2（g）＋H2（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

反应热的比较方法

（1）吸热反应的ΔH肯定比放热反应的大（前者>0，后者<0）。

（2）产物相同时，同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多；反应物相同时，生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多。

（3）生成等量的水时，强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱（或弱碱和强酸，或弱酸和弱碱）的稀溶液反应放出的热量多。

（4）对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。

方法2　根据键能计算

根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时，需注意断键和成键的总数（选修三的内容），必须是断键和成键时吸收或放出的总能量。

如H2与Cl2燃烧生成HCl的反应，H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g），断裂旧键吸收的总能量为679kJ·mol－1，新键形成过程中释放的总能量为862kJ·mol－1，故该反应的反应热ΔH＝679kJ·mol－1－862kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1。

[对点练]

3．已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，且氧气中1molO===O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出热量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸收热量为（　　）

A．920kJ　　　　　　　　　B．557kJ

C．436kJD．188kJ

4．（2014·重庆高考）已知：

C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝akJ·mol－1

2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－220kJ·mol－1

H—H、O===O和O—H键的键能分别为436kJ·mol－1、496kJ·mol－1和462kJ·mol－1，则a为（　　）

A．－332　　　B．－118　　　C．＋350　　　D．＋130

方法3　利用盖斯定律求解

（1）盖斯定律是指化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

[注意]运算过程（只加不减）

　ΔH要带着“＋”、“－”符号进行运算，即ΔH的正负和数值也要随之调整。

（3）常用以下两种方法：

①热化学方程式相加或相减，如：

a．C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1；

b．C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2；

c．－②可得CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝ΔH1－ΔH2。

②合理设计反应途径，如：

顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等。

ΔH＝ΔH1＋ΔH2。

[对点练]

5．（2015·重庆高考）黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：

S（s）＋2KNO3（s）＋3C（s）===K2S（s）＋N2（g）＋3CO2（g）

ΔH＝xkJ·mol－1

已知：

碳的标准燃烧热ΔH1＝akJ·mol－1

S（s）＋2K（s）===K2S（s）ΔH2＝bkJ·mol－1

2K（s）＋N2（g）＋3O2（g）===2KNO3（s）

ΔH3＝ckJ·mol－1

则x为（　　）

A．3a＋b－cB．c－3a－b

C．a＋b－cD．c－a－b

6．在25℃、101kPa时，C（s）、H2（g）、CH3COOH（l）的燃烧热分别为393.5kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1、870.3kJ·mol－1，则2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）的反应热为（　　）

A．－488.3kJ·mol－1　　　B．＋488.3kJ·mol－1

C．－191kJ·mol－1D．＋191kJ·mol－1

7．已知：

温度过高时，WO2（s）转变为WO2（g）：

WO2（s）＋2H2（g）

W（s）＋2H2O（g）

ΔH＝＋66.0kJ·mol－1

WO2（g）＋2H2（g）

W（s）＋2H2O（g）

ΔH＝－137.9kJ·mol－1

则WO2（s）

WO2（g）的ΔH＝__________________________________________。

8．（2016·大庆质检）

（1）已知25℃时：

xSO2（g）＋2xCO（g）===2xCO2（g）＋Sx（s）

ΔH＝axkJ·mol－1

2xCOS（g）＋xSO2（g）===2xCO2（g）＋3Sx（s）

ΔH＝bxkJ·mol－1

则25℃时COS（g）反应生成CO（g）、Sx（s）的热化学方程式是________________________________________________________________________。

[全国卷]

1．（2014·新课标全国卷Ⅱ）室温下，将1mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为：

CuSO4·5H2O（s）

CuSO4（s）＋5H2O（l），热效应为ΔH3。

则下列判断正确的是（　　）

A．ΔH2>ΔH3　　　　　　　B．ΔH1<ΔH3

C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3

2．（2013·新课标全国卷Ⅱ）在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应

H2S（g）＋

O2（g）===SO2（g）＋H2O（g）　ΔH1

2H2S（g）＋SO2（g）===

S2（g）＋2H2O（g）　ΔH2

H2S（g）＋

O2（g）===S（g）＋H2O（g）　ΔH3

2S（g）===S2（g）　ΔH4

则ΔH4的正确表达式为（　　）

A．ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

B．ΔH4＝

（3ΔH3－ΔH1－ΔH2）

C．ΔH4＝

（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）

D．ΔH4＝

（ΔH1－ΔH2－3ΔH3）

3．（2015·新课标全国卷Ⅰ节选）已知反应2HI（g）===H2（g）＋I2（g）的ΔH＝＋11kJ·mol－1,1molH2（g）、1molI2（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。

4．（2015·新课标全国卷Ⅱ节选）甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。

利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：

①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　　　　　　ΔH1

②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH2

③CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）ΔH3

回答下列问题：

已知反应①中的相关的化学键键能数据如表：

化学键

H—H

C—O

C

O

H—O

C—H

E（kJ·mol－1）

436

343

1076

465

413

由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1，已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝________

kJ·mol－1。

5．（2014·新课标全国卷Ⅰ节选）已知：

甲醇脱水反应

2CH3OH（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g）

ΔH1＝－23.9kJ·mol－1

甲醇制烯烃反应

2CH3OH（g）===C2H4（g）＋2H2O（g）

ΔH2＝－29.1kJ·mol－1

乙醇异构化反应

C2H5OH（g）===CH3OCH3（g）　ΔH3＝＋50.7kJ·mol－1

则乙烯气相直接水合反应C2H4（g）＋H2O（g）===C2H5OH（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

6．（2013·新课标全国卷Ⅰ节选）二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源。

由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：

（ⅰ）CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）ΔH1＝－90.1kJ·mol－1

（ⅱ）CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH2＝－49.0kJ·mol－1

水煤气变换反应：

（ⅲ）CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）ΔH3＝－41.1kJ·mol－1

二甲醚合成反应：

（ⅳ）2CH3OH（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g）ΔH4＝－24.5kJ·mol－1

由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为________________________________________________________________________。

[地方卷]

7．（2015·北京高考）最新报道：

科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。

反应过程的示意图如下：

下列说法正确的是（　　）

A．CO和O生成CO2是吸热反应

B．在该过程中，CO断键形成C和O

C．CO和O形成了具有极性共价键的CO2

D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程

8．（2014·北京高考）已知：

2NO2（g）

N2O4（g）　ΔH1，

2NO2（g）

N2O4（l）　ΔH2。

下列能量变化示意图中，正确的是（　　）

9．（2014·江苏高考）已知：

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1

CO2（g）＋C（s）===2CO（g）　ΔH2

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH3

4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）　ΔH4

3CO（g）＋Fe2O3（s）===3CO2（g）＋2Fe（s）　ΔH5

下列关于上述反应焓变的判断正确的是（　　）

A．ΔH1＞0，ΔH3＜0

B．ΔH2＞0，ΔH4＞0

C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5

10．（2015·四川高考节选）FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。

已知25℃，101kPa时：

4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）ΔH＝－1648kJ·mol－1

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　　ΔH＝－393kJ·mol－1

2Fe（s）＋2C（s）＋3O2（g）===2FeCO3（s）ΔH＝－1480kJ·mol－1

FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是

________________________________________________________________________。

11．（2015·福建高考节选）已知：

（ⅰ）Al2O3（s）＋3C（s）===2Al（s）＋3CO（g）

ΔH1＝＋1344.1kJ·mol－1

（ⅱ）2AlCl3（g）===2Al（s）＋3Cl2（g）

ΔH2＝＋1169.2kJ·mol－1

由Al2O3、C和Cl2反应